設(shè)備重疊時鎳基焊材的運用

白曉琳

在生產(chǎn)過程中為了避免單獨做最后焊縫的局部最終熱處理，設(shè)備重疊時常常在最后的重疊口焊縫中采用耐熱、耐蝕性能的鎳基焊材。我公司為某石化公司制造兩臺內(nèi)壁全堆焊的2.25Cr-1Mo換熱器，兩臺換熱器以焊接形式重疊在一起，其設(shè)備重疊口在設(shè)計圖紙就要求采用鎳基焊材，通過查閱許多相關(guān)資料，制造前按照NB/T47014-2011進行了焊接工藝評定，確定了重疊口的焊接工藝。

1焊接性分析

我公司購買由日本神戶制鋼生產(chǎn)的2.25Cr-1Mo鋼板，這是一種珠光體耐熱鋼，具有很好的抗氧化性和熱強性，最高工作溫度可高達600℃，廣泛應用于石油工業(yè)和化學工業(yè)。2.25Cr-1Mo鋼應采用電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐加真空脫氣精煉工藝冶煉，應為本質(zhì)細晶粒鎮(zhèn)靜鋼。

珠光體耐熱鋼的焊接主要問題是熱影響區(qū)的硬化、冷裂紋、軟化以及焊后熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋。此外，還有Cr-Mo鋼還具有明顯的回火脆化現(xiàn)象。2.25Cr-1Mo鋼的碳當量非常大，淬硬傾向大，產(chǎn)生冷裂紋的可能性極大，因此在條件許可的情況下應適當?shù)靥岣咂漕A熱和層間溫度，以避免冷裂紋的產(chǎn)生。

鎳基焊材無論是堆焊時，還是同材質(zhì)焊接時主要應防止熱裂紋的產(chǎn)生。解決的辦法除選擇熱裂紋敏感性低的焊接材料外，還應做到降低線能量、降低預熱和層間溫度。

無論母材還是焊材都有較高的裂紋傾向，如何做才能有效防止冷、熱裂紋的產(chǎn)生和確保焊接接頭具有優(yōu)良的綜合力學性能是此次焊接工作的關(guān)鍵。

2焊接材料的選擇

鎳基合金焊材應用較小線能量的手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊，需焊材的抗熱裂性能較好，且熔敷金屬具有良好的綜合力學性能。

3 焊接工藝評定試驗和結(jié)果

焊接前我公司按標準制作了焊接工藝評定試板，尺寸為 600mm ×300 mm ×（38 + 6 ）mm，其中38mm為2.25Cr-1Mo，6mm為E309L/E347L的堆焊層厚度。坡口堆焊時用焊條電弧焊，對接焊縫使用手工鎢極氬弧焊兩層焊條電弧焊填充、面層。焊接規(guī)范如下：

焊接工藝評定完全模擬實活，先在2.25Cr-1Mo板上按正常焊條電弧焊堆焊E309L/E347L堆焊試板表面，機加坡口，待堆焊面MT，預熱100-120℃，焊條電弧焊堆焊坡口端面，焊后最終熱處理，機加出坡口，氬弧焊兩層，焊條電弧焊填充、面層，RT檢測，機加試樣，理化試驗。理化試驗后得出下列結(jié)果。

焊接接頭的力學性能如下：

按標準要求該焊接工藝評定合格，說明此焊接工藝可用于實際生產(chǎn)。

4設(shè)備的焊接

4.1焊前準備

按常規(guī)方法首先在2.25Cr-1Mo接管內(nèi)壁堆焊E309L、E347L，堆焊完畢后機加出接管一端的單U型外坡口。焊前在坡口表面及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進行清理，不得有氧化皮、油污及水銹等雜質(zhì)。

4.2坡口端面堆焊

堆焊采用焊條電弧焊，堆焊第一層時預熱100-120℃，堆焊完第一層后立即進行350℃x2h消氫處理，其余層不預熱但層間溫度應嚴格控制在100℃以下。焊接時盡量用小直徑焊條，采用短弧、小電流快速焊。堆焊10-12mm后，再機加出單U型外坡口，且必須保證機加后堆焊厚度不小于8mm。

4.3重疊

待接管及其附件與主體組焊后做最終熱處理690℃X（4-6）h。兩換熱器水壓試驗合格后組對重疊。接管端部堆焊面及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)應重新清理。組對間隙保證2-4mm，錯邊量小于2mm。

4.4焊接

重疊口封底時用鎢極氬弧焊，背面充氬保護。整臺設(shè)備處于充氬狀態(tài)，兩重疊口用寬膠帶封住，邊焊邊打開膠帶。氬弧焊兩層后，再采用焊條電弧焊。焊接時層間溫度嚴格控制在100℃以下。運條時盡量減少線能量，焊條盡量不擺動，若擺動可適當斜向擺動。焊接完畢時降下電流填滿弧坑，防止弧坑裂紋。焊接過程中需每焊一層進行一次滲透檢測，檢查合格后焊下一層。滲透檢驗后一定要清洗掉滲透劑和顯像劑，防止影響焊縫質(zhì)量。

5結(jié)論

（1） 嚴格按上述工藝要求順利完成兩條重疊焊縫的焊接，進行100%射線檢測，探傷一次合格。整體水壓試驗一次合格。產(chǎn)品上的成功運用說明了所采用的焊接材料和焊接工藝的可行性，具有推廣的價值。

（2） 按照NB/T47014-2011對焊接接頭做了接伸、彎曲試驗，其結(jié)果合格說明此焊接接頭具有良好的力學性能。